CN204272077U - 一种PWM转4-20mA信号隔离转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PWM转4-20mA信号隔离转换电路，包括由高速光耦U1、电阻R1、电阻R2构成PWM隔离电路，由模拟开关U2、精密基准电压源U3、电阻R3-R5、电容C1-C3构成信号调理电路，由运算放大器OP07、精密电阻R6、电容C4构成电压电流转换电路。本实用新型具有低成本、高可靠性的优点。

Description

一种PWM转4-20mA信号隔离转换电路

技术领域

本实用新型涉及信号电路领域，具体是一种PWM转4-20mA信号隔离转换电路。

背景技术

现有的PWM转4-20mA信号隔离转换电路，一般是通过将PWM转换成电压信号，经线性光耦或隔离运放实现信号隔离，再通过电压电流转换电路转换为4-20mA信号。这种电路较复杂，元器件较多，生产成本也较高。

实用新型内容    本实用新型的目的是提供一种PWM转4-20mA信号隔离转换电路，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种PWM转4-20mA信号隔离转换电路，其特征在于：包括型号为HCPL-0600的高速光耦U1、型号为TS5A3160的模拟开关U2、运算放大器OP07、型号为TL431的精密基准电压源U3，其中：

所述高速光耦U1的第一引脚、第四引脚空置，高速光耦U1的第二引脚通过电阻R1引入PWM方波信号，高速光耦U1的第三引脚接GND，高速光耦U1的第五引脚接CGND，高速光耦U1的第六引脚与模拟开关U2的第六引脚连接，高速光耦U1的第七引脚空置，高速光耦U1的第八引脚通过电阻R2与模拟开关U2的第六引脚连接，且高速光耦U1的第八引脚还接入+5V电压，由高速光耦U1、电阻R1、电阻R2构成PWM隔离电路；

所述模拟开关U2的第一引脚与精密基准电压源U3的参考端连接，模拟开关U2的第一引脚与第二引脚之间连接有电容C1，且模拟开关U2的第二引脚还与精密基准电压源U3的阳极端共接后接CGND，精密基准电压源U3的阴极端与模拟开关U2的第一引脚共接后再通过电阻R3接入+24V电压，模拟开关U2的第三引脚接CGND，模拟开关U2的第四引脚通过依次串联的电阻R4、电阻R5与运算放大器OP07的同相输入端连接，电阻R5两端还分别连接有电容C2、电容C3后再共接接CGND，模拟开关U2的第五引脚接+5V电压，由模拟开关U2、精密基准电压源U3、电阻R3-R5、电容C1-C3构成信号调理电路；

所述运算放大器OP07的反相输入端通过精密电阻R6接CGND，运算放大器OP07的正、负电源端分别对应接入+12V电压、-12V电压，运算放大器OP07的反相输入端与输出端之间连接有电容C4，电容C4上并联有负载RL，由运算放大器OP07、精密电阻R6、电容C4构成电压电流转换电路。

本实用新型提供了一种低成本、高可靠性的PWM转4-20mA信号隔离转换电路，采用由型号为HCPL-0600的高速光耦U1组成PWM隔离电路，以保证PWM方波信号能升到较高的频率，且减小了信号失真；采用型号为TS5A3160的模拟开关U2、型号为TL431的精密基准电压源U3，实现PWM信号波形修正，再经过R4、R5、C2、C3组成的二阶无源滤波，生成电压幅值与PWM信号占空比成线性变化的直流电压信号；采用运算放大器OP07、精密电阻R6、电容C1，实现直流电压信号向4～20mA电流信号转换。

附图说明

图1为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种PWM转4-20mA信号隔离转换电路，包括型号为HCPL-0600的高速光耦U1、型号为TS5A3160的模拟开关U2、运算放大器OP07、型号为TL431的精密基准电压源U3，其中：

高速光耦U1的第一引脚、第四引脚空置，高速光耦U1的第二引脚通过电阻R1引入PWM方波信号，高速光耦U1的第三引脚接GND，高速光耦U1的第五引脚接CGND，高速光耦U1的第六引脚与模拟开关U2的第六引脚连接，高速光耦U1的第七引脚空置，高速光耦U1的第八引脚通过电阻R2与模拟开关U2的第六引脚连接，且高速光耦U1的第八引脚还接入+5V电压，由高速光耦U1、电阻R1、电阻R2构成PWM隔离电路；

模拟开关U2的第一引脚与精密基准电压源U3的参考端连接，模拟开关U2的第一引脚与第二引脚之间连接有电容C1，且模拟开关U2的第二引脚还与精密基准电压源U3的阳极端共接后接CGND，精密基准电压源U3的阴极端与模拟开关U2的第一引脚共接后再通过电阻R3接入+24V电压，模拟开关U2的第三引脚接CGND，模拟开关U2的第四引脚通过依次串联的电阻R4、电阻R5与运算放大器OP07的同相输入端连接，电阻R5两端还分别连接有电容C2、电容C3后再共接接CGND，模拟开关U2的第五引脚接+5V电压，由模拟开关U2、精密基准电压源U3、电阻R3-R5、电容C1-C3构成信号调理电路；

运算放大器OP07的反相输入端通过精密电阻R6接CGND，运算放大器OP07的正、负电源端分别对应接入+12V电压、-12V电压，运算放大器OP07的反相输入端与输出端之间连接有电容C4，电容C4上并联有负载RL，由运算放大器OP07、精密电阻R6、电容C4构成电压电流转换电路。

本实用新型具有电阻R1、R2、高速光耦HCPL-0600组成的PWM隔离电路，与模拟开关TS5A3160、精密电压基准源TL431、电阻R3～R5、电容C1～C3组成的信号调理电路，由运放OP07、精密电阻R6、电容C1组成的电压电流转换电路。

PWM隔离电路使用型号为HCPL-0600的高速光耦U1，以保证PWM方波信号能升到较高的频率，且减小了信号失真。

信号调理电路使用型号为TS5A3160的模拟开关U2、型号为TL431的精密基准电压源U3，实现PWM信号波形修正。经高速光耦U1隔离后PWM方波信号，受光耦特性影响，其上升/下降延时增大，同时方波信号电压幅值受电源电压影响，若直接滤波转换为直流信号，信号幅值与PWM占空比的线性比例误差较大，无法满足传输精度要求，因此需要进行波形修正。电路使用精密基准电压源U3提供精密、稳定的2.5V电压。电路使用2选1模拟开关U2，将PWM信号接至通道选择端，2.5V、OV电压接至两路通道输入端，通道输出端则输出上升/下降沿陡峭、幅值稳定为2.5V、占空比与原PWM信号相同的方波信号。再经过R4、R5、C2、C3组成的二阶无源滤波，生成电压幅值与PWM信号占空比成线性变化的直流电压信号Vsig。

电压电流转换电路使用运算放大器OP07、精密电阻R6、电容C1，实现直流电压信号Vsig向4～20mA电流信号转换。运算放大器OP07可输出30mA电流，不需要增加电流放大元件。电路接入负载RL后，流经RL的电流I=Vsig/R10，与PWM占空比成线性比例，电流范围为0～25mA，在一定负载阻值范围内，与负载RL大小无关。设定PWM占空比范围为16%～80%，则所述电路输出随PWM占空比线性变化的4～20mA电流信号。

Claims (1)

1.一种PWM转4-20mA信号隔离转换电路，其特征在于：包括型号为HCPL-0600的高速光耦U1、型号为TS5A3160的模拟开关U2、运算放大器OP07、型号为TL431的精密基准电压源U3，其中：

所述高速光耦U1的第一引脚、第四引脚空置，高速光耦U1的第二引脚通过电阻R1引入PWM方波信号，高速光耦U1的第三引脚接GND，高速光耦U1的第五引脚接CGND，高速光耦U1的第六引脚与模拟开关U2的第六引脚连接，高速光耦U1的第七引脚空置，高速光耦U1的第八引脚通过电阻R2与模拟开关U2的第六引脚连接，且高速光耦U1的第八引脚还接入+5V电压，由高速光耦U1、电阻R1、电阻R2构成PWM隔离电路；

所述模拟开关U2的第一引脚与精密基准电压源U3的参考端连接，模拟开关U2的第一引脚与第二引脚之间连接有电容C1，且模拟开关U2的第二引脚还与精密基准电压源U3的阳极端共接后接CGND，精密基准电压源U3的阴极端与模拟开关U2的第一引脚共接后再通过电阻R3接入+24V电压，模拟开关U2的第三引脚接CGND，模拟开关U2的第四引脚通过依次串联的电阻R4、电阻R5与运算放大器OP07的同相输入端连接，电阻R5两端还分别连接有电容C2、电容C3后再共接接CGND，模拟开关U2的第五引脚接+5V电压，由模拟开关U2、精密基准电压源U3、电阻R3-R5、电容C1-C3构成信号调理电路；

所述运算放大器OP07的反相输入端通过精密电阻R6接CGND，运算放大器OP07的正、负电源端分别对应接入+12V电压、-12V电压，运算放大器OP07的反相输入端与输出端之间连接有电容C4，电容C4上并联有负载RL，由运算放大器OP07、精密电阻R6、电容C4构成电压电流转换电路。